人教版選修4 第2章第3節(jié) 化學(xué)平衡（第3課時(shí)） 學(xué)案.docVIP

第3課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)1知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義，會根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。2能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單的計(jì)算。如計(jì)算物質(zhì)的平衡濃度、轉(zhuǎn)化率等。 細(xì)讀教材記主干1概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，用符號k 表示。2表達(dá)式對于可逆反應(yīng)：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)k。3意義(1)k值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。(2)k只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。新知探究1寫出反應(yīng)h2(g)i2(g) 2hi(g)的平衡常數(shù)的表達(dá)式，k1_，反應(yīng)h2(g)i2(g) hi(g)的平衡常數(shù)的表達(dá)式，k2 _；反應(yīng)2hi(g)h2(g)i2(g)的平衡常數(shù)的表達(dá)式，k3 _。答案：2k1 與k2 、k3有什么關(guān)系？若反應(yīng)的h10，升高溫度k1 如何變化？向反應(yīng)中通入h2，平衡向哪個(gè)方向移動，達(dá)到平衡后(溫度不變)，k3如何變化？答案：k1k，k1；升高溫度k1減??；通入h2，平衡向逆反應(yīng)方向移動，k3不變名師點(diǎn)撥使用平衡常數(shù)的注意事項(xiàng)(1)各物質(zhì)的濃度指平衡時(shí)的物質(zhì)的量濃度，指數(shù)為該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。同一化學(xué)反應(yīng)，由于化學(xué)方程式書寫不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式不同。(2)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí)，由于其濃度可看做“1”而不代入公式。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。如n2(g)3h2(g)2nh3(g)，ka則有：2nh3(g)n2(g)3h2(g)，k。n2(g)h2(g)nh3(g)，ka。對點(diǎn)演練1在一定條件下，已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)：2a(g)b(g) 2c(g)，下列說法中正確的是()a平衡時(shí)，此反應(yīng)的平衡常數(shù)k與各物質(zhì)的濃度有如下關(guān)系：kb改變條件后，該反應(yīng)的平衡常數(shù)k一定不變c如果改變壓強(qiáng)并加入催化劑，平衡常數(shù)會隨之變化d若平衡時(shí)增加a和b的濃度，則平衡常數(shù)會減小解析k只隨溫度的改變而改變，除改變溫度外，改變其他條件都不會引起平衡常數(shù)的改變。答案a 名師點(diǎn)撥(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度k值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。(2)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，k值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，k值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(3)判斷平衡移動方向利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響。對于可逆反應(yīng)ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應(yīng)物的濃度之間的關(guān)系用q表示，則：當(dāng)qk時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，v正v逆；當(dāng)qv逆；當(dāng)qk時(shí)，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正0.9，所以v正v逆。答案(1)(2)吸熱(3)83050%(4)名師點(diǎn)撥1分析三個(gè)量即起始量、變化量、平衡量。2明確三個(gè)關(guān)系(1)對于同一反應(yīng)物，起始量變化量平衡量。(2)對于同一生成物，起始量變化量平衡量。(3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。3計(jì)算方法：三段式法化學(xué)平衡計(jì)算模式：對以下反應(yīng)：ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，令a、b起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達(dá)到平衡后，a的消耗量為mx，容器容積為v l。 ma(g)nb(g) pc(g)qd(g)起始(mol) a b 0 0變化(mol) mx nx px qx平衡(mol) amx bnx px qx則有：(1)k。(2)c平(a) mol/l。(3)(a)平100%。(4)(a)100%。(5)。(6)(混) g/l。(7) g/mol。對點(diǎn)演練3將等物質(zhì)的量的ch4和h2o(g)充入1 l恒容密閉反應(yīng)器，發(fā)生反應(yīng)：ch4(g)h2o(g)co(g)3h2(g)，某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)k27，此時(shí)測得co的物質(zhì)的量為0.10 mol，求ch4的平衡轉(zhuǎn)化率(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析ch4(g)h2o(g) co(g)3h2(g)起始(mol/l): c c 0 0轉(zhuǎn)化(mol/l): 0.1 0.1 0.1 0.3平衡(mol/l): c0.1 c0.1 0.1 0.3k27，c0.11 mol/l。轉(zhuǎn)化率100%91%。答案91%1下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法中，正確的是()a在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃度表示，生成物濃度用平衡濃度表示b化學(xué)平衡常數(shù)較大的可逆反應(yīng)，所有反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定大c可以用化學(xué)平衡常數(shù)來定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度d平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑有關(guān)解析：選c平衡常數(shù)中的濃度都是平衡濃度，它僅受溫度的影響，a、d錯誤；其大小可以描述反應(yīng)的限度，c正確；轉(zhuǎn)化率不但受平衡常數(shù)的影響，而且還受自身起始濃度及其他物質(zhì)濃度的影響，b錯誤。2對于可逆反應(yīng)：c(s)co2(g)2co(g)，在一定溫度下其平衡常數(shù)為k，下列條件的變化中能使k發(fā)生變化的是()a將c(s)的表面積增大b增大體系壓強(qiáng)c升高體系溫度d使用合適的催化劑解析：選c平衡常數(shù)k只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強(qiáng)、是否使用催化劑無關(guān)。3當(dāng)把晶體n2o4放入密閉容器中氣化，并建立了n2o42no2平衡后，保持溫度不變，再通入若干n2o4氣體，待反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí)，則新平衡與舊平衡相比，其 值()a變大b不變c變小 d無法確定解析：選bk，溫度不變，k不變。4在高溫、催化劑條件下，某反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)k。恒容時(shí)，溫度升高，h2濃度減小。下列說法正確的是()a該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礲恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，h2濃度一定減小c升高溫度，逆反應(yīng)速率減小d該反應(yīng)的化學(xué)方程式為coh2oco2h2解析：選a因?yàn)樵摽赡娣磻?yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)k，可得出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)，d項(xiàng)錯誤；由于恒容時(shí)，溫度升高，氫氣濃度減小，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即焓變?yōu)檎担琣項(xiàng)正確；該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，恒溫恒容下，如充入惰性氣體使壓強(qiáng)增大，h2濃度不變，b項(xiàng)錯誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，c項(xiàng)錯誤。5寫出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：(1)co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)_；(2)3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)_；(3)n2(g)3h2(g)2nh3(g)_。解析：反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體時(shí)，其濃度可看做“1”，不代入公式，只代入氣體或溶液中溶質(zhì)的濃度。答案：(1)k(2)k (3)k6在某溫度下，將h2和i2各0.10 mol的氣體混合物充入10 l的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到下列平衡：h2(g)i2(g)2hi(g)，k0.25，h2的轉(zhuǎn)化率為_。解析：設(shè)氫氣的轉(zhuǎn)化率為x。h2(g) i2(g)2hi(g)起始濃度(mol/l)0.010.01 0變化濃度(mol/l) 0.01x 0.01x 0.02x平衡濃度(mol/l) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xk0.25，x20%。答案：20%一、選擇題1將4 mol so2(g)與2 mol o2(g)放入4 l的密閉容器中，在一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡：2so2(g)o2(g)2so3(g)，測得平衡時(shí)so3的濃度為0.5 mol/l。則此條件下的平衡常數(shù)k為()a4b0.25c0.4d0.2解析：選a2so2(g)o2(g)2so3(g)初始(mol): 4 2 0轉(zhuǎn)化(mol): 2 1 2平衡(mol): 2 1 2平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度：c(so2)0.5 mol/l，c(o2)0.25 mol/l，c(so3)0.5 mol/l，k4。2已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：h2(g)s(s) h2s(g)，k1；s(s)o2(g)so2(g)，k2；則反應(yīng)h2(g)so2(g)o2(g)h2s(g)的平衡常數(shù)是()ak1k2bk1k2ck1k2 d.解析：選dk1，k2，第三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)k3k1。3某溫度下反應(yīng)h2(g)i2(g)2hi(g)的平衡常數(shù)k57.0，現(xiàn)向此溫度下的真空容器中充入0.2 mol/l h2(g)、0.5 mol/l i2(g)及0.3 mol/l hi(g)，則下列說法中正確的是()a反應(yīng)正好達(dá)平衡b反應(yīng)向左進(jìn)行c反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后k57.0d反應(yīng)向某方向進(jìn)行一段時(shí)間后c(h2)0.2 mol/l解析：選d此時(shí)的濃度商為qc0.90)，該溫度下k0.263，下列有關(guān)該反應(yīng)的說法正確的是()a達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，若c(co)0.100 mol/l，則c(co2)0.026 3 mol/lb若要提高co的轉(zhuǎn)化率，則可以加入過量feoc若容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化，則可以判斷該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)d若生成56 g fe，則吸收的熱量小于a kj解析：選a1 100 時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)k 0.263，故達(dá)到平衡時(shí)，若c(co)0.100 mol/l，則 c(co2)0.026 3 mol/l，a正確；加入feo對平衡移動無影響，b錯誤；因反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故反應(yīng)過程中，容器內(nèi)壓強(qiáng)始終保持不變，c錯誤；根據(jù)熱化學(xué)方程式意義可知：若生成56 g fe，則吸收的熱量為a kj，d錯誤。5在5 l的密閉容器中充入2 mol a氣體和1 mol b氣體，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2a(g)b(g) 2c(g)，達(dá)到平衡時(shí)，在相同溫度下測得容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)是反應(yīng)前的 ，則a的轉(zhuǎn)化率為()a67%b50%c25%d5%解析：選b在同溫度、同容積時(shí)，反應(yīng)前后的壓強(qiáng)之比等于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之比，所以反應(yīng)后氣體的總物質(zhì)的量為：(2 mol1 mol)2.5 mol，設(shè)a轉(zhuǎn)化了x mol。 2a(g)b(g) 2c(g)初始/mol 2 1 0轉(zhuǎn)化/mol x x平衡/mol 2x 1 x(2x)mol(1)molx mol2.5 mol，得x1，因此轉(zhuǎn)化率(a)100%50%。6雙選在容積為2 l的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：co(g)2h2(g) ch3oh(g)，其他條件不變，在300 和 500 時(shí)，物質(zhì)的量n(ch3oh)隨著反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線如圖所示，下列說法正確的是()a該反應(yīng)的h0b其他條件不變，升高溫度反應(yīng)的平衡常數(shù)增大c300 時(shí)，0t1 min內(nèi)ch3oh的平均生成速率為 mol/(lmin)da點(diǎn)的反應(yīng)體系從300 升高到500 ，達(dá)到平衡時(shí) 減小解析：選a、c由圖像可知，溫度越高，平衡時(shí)ch3oh的物質(zhì)的量越小，故升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即h0，a正確，b錯誤；根據(jù)反應(yīng)速率的計(jì)算公式及題給數(shù)據(jù)計(jì)算，300 時(shí)，0t1 min內(nèi)v(ch3oh) mol/(lmin)，c正確；d項(xiàng)，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，h2的物質(zhì)的量增大，ch3oh的物質(zhì)的量減小，故達(dá)到平衡時(shí) 增大，錯誤。7汽車尾氣凈化中的一個(gè)反應(yīng)如下：no(g)co(g) n2(g)co2(g)h373.4 kj/mol在恒容的密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一條件，下列示意圖正確的是()解析：選c該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，生成物濃度減小，反應(yīng)物濃度增大，平衡常數(shù)減小，a項(xiàng)錯誤；同理，co的轉(zhuǎn)化率減小，b項(xiàng)錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與物質(zhì)的量無關(guān)，c項(xiàng)正確；增加n2的物質(zhì)的量，平衡逆向移動，no的轉(zhuǎn)化率減小，d項(xiàng)錯誤。8在密閉容器中，反應(yīng)x2(g)y2(g)2xy(g)h0達(dá)到甲平衡，僅改變某一條件后，達(dá)到乙平衡。對此過程的分析正確的是()a可能是減小了反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)物x2轉(zhuǎn)化率一定減小b可能是加入了催化劑，反應(yīng)物x2的百分含量(x2%)將增大c可能是縮小了容器的體積，但該反應(yīng)的平衡常數(shù)保持不變d可能是升高了溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)一定減小解析：選d根據(jù)圖像可知，乙達(dá)到平衡所用的時(shí)間比甲短，因此乙的反應(yīng)速率比甲快，因此不可能減小了反應(yīng)物的濃度，a錯誤；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡發(fā)生移動，xy的百分含量不變，b錯誤；該反應(yīng)是一個(gè)體積不變的反應(yīng)，故縮小容器的體積，平衡不移動，xy%不變，c錯誤；升高溫度平衡向左移動，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，d正確。9i2在ki溶液中存在下列平衡：i2(aq)i(aq)i(aq)。測得不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如表所示：t/515253550k1 100841680533409下列說法正確的是()a反應(yīng)i2(aq)i(aq)i(aq)的h0b利用該反應(yīng)可以除去硫粉中少量的碘單質(zhì)c在上述平衡體系中加入苯，平衡不移動d25 時(shí)，向溶液中加入少量ki固體，平衡常數(shù)k小于680解析：選b根據(jù)表中數(shù)據(jù)，溫度升高時(shí)，平衡常數(shù)減小，說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即h0.1k，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；容積為1 l，則h2o、co、h2的初始濃度分別為0.2 mol/l、0.1 mol/l、0.1 mol/l，qc0.05”、“”或“”)。解析：(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的概念k。(2)k22，k3k1。(3)由于升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。(4) co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)起始/mol：32 00變化/mol: 1 1 1 1某時(shí)刻/mol: 2 1 1 1所以c(co)0.5 mol/l，c(h2o)0.5 mol/l，c(co2)1 mol/l，c(h2)0.5 mol/l，故qcv(逆)。答案：(1)(2)2(3)吸熱(4)13煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知co(g)h2o(g)h2(g)co2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表所示：溫度/4005008301 000平衡常數(shù)k10910.6試回答下列問題：(1)上述反應(yīng)的正反應(yīng)是_反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(2)某溫度下，上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持容器體積不變，升高溫度，正反應(yīng)速率_(填“增大”、“減小”或“不變”)，容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)_(填“增大”、“減小”或“不變”)。(3)830 時(shí)，在恒容反應(yīng)器中發(fā)生上述反應(yīng)，按下表中的物質(zhì)的量投入反應(yīng)混合物，其中向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有_(填字母)。投料abcdn(co2)/mol3101n(h2)/mol2101n(co)/mol1230.5n(h2o)/mol5232(4)在830 時(shí)，在2 l的密閉容器中加入4 mol co(g) 和6 mol h2o(g)達(dá)到平衡時(shí)，co的轉(zhuǎn)化率是_。解析：(1)由表格可知，升溫，化學(xué)平衡常數(shù)減小，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大；容器體積不變的情況下，升高溫度，則容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)增大。(3)830 時(shí)，化學(xué)平